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[武器展望] 隐身超音速无人机Thanatos

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 楼主| 发表于 2024-12-22 00:44:02 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2024-12-21 11:17 编辑
" i# E6 U8 b) ]  y2 B2 j# q, \8 o8 x; G% M( y# E. w; Z- L: y
Kratos是最先被美国空军选中,作为忠诚僚机进入技术验证的,XQ-58已经飞了一段时间了。诡异的是,在正式竞标的时候,General Atomics Gambit和Anduril Fury入选最终竞标,Kratos出列。现在知道,Kratos在憋劲,准备参加下一阶段的忠诚僚机竞标,设计方案就是Thanatos,已经首飞了。" q6 w6 g* z2 S* l2 p

2 F: A# t: _. x+ C+ E. c
/ ^( L! e, H/ J) d/ x# `XQ-58已经和F-16、F-35、F-22等飞机演练忠诚僚机有一段时间了; m2 A* P* H* f1 s; \/ V
# M: u7 ^3 \- X) m, S  O

6 |- k  a3 M; r6 a( z; S4 ^Thanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口
5 \1 X; ~9 J1 J1 s: @+ q- x  r9 w& p% y! ?
/ X3 s& f. M. z. W% Y8 J
这是更加符合翼身融合体的构型,但有相当明确的中央机体和翼身分界
0 {; T; s. i: Z( F1 f( b) g% ?8 ~1 o* R
Thanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和上表面进气口。这也更加符合翼身融合体的构型,但有相当明确的中央机体和翼身分界。5 i! I$ A' R  c' g. @8 o

% W/ Q7 Y$ s" C  K+ ~' C% s还不清楚Thanatos的技术参数和飞行性能,看样子可能超音速,估计和典型战斗机对标。XQ-58、Gambit和Fury都是亚音速的,实际上当不了忠诚僚机,只能当忠诚哨机。2 S( d9 |) q- h5 ^' x* z' V

) L8 u' b6 T, ]  E# K2 e; [Thanatos这样的机翼平面用于亚音速巡航有点不给力。这也是高度重视隐身的设计,机翼前后缘的后掠角对齐。已经很久没有看到人字翼以外这样“原教旨主义”的边缘对齐机翼了。
, l/ N) I& N+ S0 f  d! {' r& P( m) g2 i) F
边条一直延展到机头,很有点像诺斯罗普Tacit Blue的机头后掠化了。事实上,Thanatos在整体上就很有点Tacit Blue再世的感觉,当然超音速化了,无垂尾化了。
. E5 a, L% D2 G- g. K. }5 m3 c9 f8 u- g3 X! @# x4 r

4 W0 A1 d- ]; ~) b8 |: Q0 MTacit Blue隐身研究机( r1 l! A- l0 ~. z( \& k; F
7 V+ k- ]2 W) l# w/ t
Tacit Blue是第一代隐身设计中是最原教旨主义的,比最后导致F-117的Have Blue更加隐身。多少年来,Have Blue和F-117解密得差不多了,但Tacit Blue一直没有爽快解密。Tacit Blue这个隐身基本设计最后导致B-2。0 \; ]+ n  O! n! x

0 x% l# M) X" J6 w4 Z8 z7 d( vB-2是无尾飞翼,气动构型与Tacit Blue完全不一样,但“驼背锐边”的设计都是出于同样的“电磁能量沿圆浑上表面爬行后在尖锐边缘流失”的思路。据说这是诺斯罗普首席电磁物理学家Fred Oshira在苦思冥想不得其解时,陪孩子在迪斯尼玩,手里捏着橡皮泥,看到spinning cup而灵机一动想到的。Tacit Blue 好似“坐在平板上”的基本设计就是这样来的。7 ~. t; l& I# e/ ?1 Q" |. ^$ J/ U

* i6 x' C" L( f9 CTacit Blue还采用“跌入式”进气口,既降低阻力,又增加隐身。现在波音MQ-25“黄貂鱼”上的进气口出自同门。
1 {8 ?8 v; d4 ?  W4 ]4 v' e+ A- q7 }" ]$ |/ g. Y! T
Thanatos的进气口不是“跌入式”,而是在机身两侧边条的上方。进气道是复合S形,在水平方向上向中线弯曲,在垂直方向上向下然后向上,有效地掩盖了发动机正面。
+ Q/ a( ?! l" b; v% v0 S; C' Z0 {3 _" X* l/ a6 a* Z( {0 ^
有意思的是,两侧进气口和进气道当然是翼身融合体的一部分,但Thanatos的翼身融合体很特别,两侧进气道和中间机体有明显的“分界沟”,中央机体是规整的扁柱体。
! v/ G0 _! V9 {: @+ q* A8 h0 W2 y/ I, }' r( g7 g- Z7 |1 o, v
直通通的柱体有利于结构强度,也便于制造,但这里可能更大的作用是帮助方向安定性。无尾飞翼很大的问题是不易保持方向安定性。圆浑上表面的气流不总是规则地从前向后流动,在各种气动干扰下,会发生横向流动,导致各种偏航影响。B-2采用上下裂板式副翼,用差动阻力控制偏航。这带来额外阻力,也削弱隐身。近20年后,X-47依然采用差动阻力,只是不再采用复杂的上下裂板式副翼,而是上表面扰流片和单片式副翼合作控制偏航,阻力和隐身问题依在。) y9 c! t, _; v; `8 R# m

: W; R) N% g- W% o9 b
0 A( Q& m2 s9 H4 F0 o' PB-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航5 L3 K) L$ R3 `& X  F, ~; b
& `+ |7 ?7 q* k

  d" s7 ~- E( UX-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力5 X0 V: }; z, t3 w" x
4 V2 o9 `0 r& |: K: d; q4 u9 Z4 j
Thanatos或许依然有一定的差动阻力控制,但同时用中央机体和两侧进气道之间的深沟等效于垂尾的作用。常规垂尾用暴露的面积提供方向安定性的力矩,要求在重心后的侧向投影面积大于重心前。Thanatos的“双沟”两侧的投影面积似乎还做不到,但依然提供有用的“隧道”效应,并降低偏航控制的负担。Thanatos的扁平喷口内可能还有类似X-47B的“内置垂尾”,X-47B是单发,喷口内没有分隔板的需要,这是用于补偿垂尾的缺失的。用被动的方式增加方向安定性,比纯主动的差动方式更加简单、可靠。“内置垂尾”的代价是推力损失,Thanatos那样的“分界沟”的代价是不平整的上表面,隐身方面有一定的代价。
4 E  T7 X- V. O) X9 H$ L6 v0 B' p% i

/ O) g: s* c; ~* bX-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足+ Q! N8 x8 `/ c+ w9 h* b* `

# C* a* d' w0 i/ z8 k; a3 G2 |5 x   p6 B1 ?3 a: q5 A7 L7 O1 G
这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
1 J0 @% f# I7 z& a! ~* A8 c: [$ n# S
3 t: m! Q9 w( e, D0 l! O进气口前的上表面切出一个缺口,缺口引向进气口。缺口前的边条后掠角不仅有隐身考虑,更是对激波的形成有考虑,需要对进气形成预压缩,帮助进气道的总压恢复。进气口上唇的后掠角也是一样,还需要与激波的角度贴合,既要减少从进气口唇口向外侧的漏气,又要避免激波扫到进气道内壁。应该也有某种DSI的考虑,以便分离进气气流的附面层,但现有图像里细节看不清楚。
# @4 |! X% ~5 H8 }; g$ N: m: W1 s- i8 C# N8 ]4 b$ _+ e+ _
上表面进气口有助于隐身,尤其是Thanatos的任务以对地攻击为主。但上表面进气口不利于机动性,一拉起就容易进气口“断气”。这是所有上表面进气的通病,不是Thanatos特有的。& J9 A$ ^, E, K1 V1 O; B- i7 O  R

' [/ i9 a+ S3 |4 [* W0 I6 m& a" u# s但上表面进气不光有利于隐身,还有利于留出完整的机腹,这对机腹弹舱很重要。从3D图容易看到,Thanatos的弹舱延伸到进气口之前,三点式起落架的布置也很紧凑、自然,这与上表面进气口让出机腹空间不无关系。当年北美F-107的设计也采用背部进气口,正是出于类似的考虑。
$ O, v9 w& }; ?5 w* H' Y4 M5 S3 G+ b* p
" Y$ \2 z2 w# B' o
当年的北美F-107也采用背部进气口,与隐身无关,就是为了让出地方,有利于安排完整的机腹弹舱  D0 d. I2 r, g% }( \
! g5 n& B0 T9 i( B: Q0 C) e3 W( f
但机动性问题也不能不考虑,F-107下马的部分原因就在于机动性太糟糕,而且飞行员弹射太危险。7 {: }6 D( j# `

5 I8 b. o) B7 r; e+ g, W: c& l  f+ xThanatos倒是没有飞行员弹射的问题,也索性没有垂尾。这提供了一个全新的可能性:在正常飞行的时候,进气口在上表面;在高机动飞行的时候,来一个鹞子翻身,进气口就成了下表面了,这样大迎角拉起就不再有进气气流畸变问题。无垂尾使得“正飞”、倒飞没有差别,非对称翼型的倒飞问题可以用迎角来补偿。
# c) l; R: _9 f( S" c, y
. P- \* a9 {$ h当然,问题会有很多。飞控律在正飞、倒飞时完全不同,机腹弹舱在倒飞时武器投放是大问题,但这些都不是不可解决的。关键是无尾飞机容许倒飞也成为正常飞行状态之一,尤其是无人机没有飞行员倒飞时的生理限制,这一全新的可能性不容忽视。% @! U7 J7 m5 X6 k8 z, ~$ B9 g# \
( Q6 M8 s/ |4 n5 e
Thanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。( D& }1 B/ n* i7 m; P. F, t- J. J) e

: A- o& d2 M8 \+ u5 B越看Thanatos,越觉得这是一个很有意思的设计。

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    沙发
    发表于 2024-12-22 21:57:47 | 只看该作者
    有个问题,倒着飞的时候,这货的隐身性能应该跟正着飞的时候有差距吧,那还算隐身忠诚僚机么
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    该用户从未签到

    板凳
     楼主| 发表于 2024-12-23 00:23:17 | 只看该作者
    大黑蚊子 发表于 2024-12-22 07:57
    / K4 e+ D4 _9 ?8 a1 [$ A* c% o有个问题,倒着飞的时候,这货的隐身性能应该跟正着飞的时候有差距吧,那还算隐身忠诚僚机么 ...

    & H" p/ ^/ _& J# t, d) ]应该差异不太大。全向隐身嘛,上下也包括在内。
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    该用户从未签到

    地板
    发表于 2024-12-23 22:00:35 | 只看该作者
    任意反正的主要问题就是供油设计上需要多一些考虑和重量吧,感觉相比带来的好处,代价很小。
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    5#
     楼主| 发表于 2024-12-23 23:44:53 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-23 08:00. }0 P$ x4 D# A+ ], ]% L  W
    任意反正的主要问题就是供油设计上需要多一些考虑和重量吧,感觉相比带来的好处,代价很小。 ...

    8 Z& o& g1 a+ u5 r; F你说的对,供油要重新考虑。不过现在战斗机、教练机也能倒飞,只是一般时间不长,否则飞行员受不了。估计供油不会是大问题。
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  • TA的每日心情
    慵懒
    11 小时前
  • 签到天数: 3835 天

    [LV.Master]无

    6#
    发表于 2024-12-24 02:22:29 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-23 23:44. g$ ?; G& o/ A4 ^" o
    你说的对,供油要重新考虑。不过现在战斗机、教练机也能倒飞,只是一般时间不长,否则飞行员受不了。估计 ...

    3 T+ [: |: D6 a; E) t/ Y  n1 Z3 {2 v"供油不会是大问题。"! h/ ?$ s& k6 ~1 b* h
    " z+ z- V% J1 c) u
    反正都是用油泵,  不是靠重力
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    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 2024-12-24 02:42:45 | 只看该作者
    mezhan 发表于 2024-12-23 12:22
    ; X9 K8 h: m- T: y"供油不会是大问题。"9 e0 y( Q4 [! |  t% B

    9 v! R9 b1 j/ i7 Y5 A反正都是用油泵,  不是靠重力
    1 N% q7 s( z( n+ w+ b
    什么泵都有NPSH啊,没有足够的压头,泵没法好好工作哦。要么惰性气体加压的压力大于重力(这个要求有点高),要么有多个取油口,但要有阀门保证露空的取油口不会有惰性气体进入油管和油泵,也挺啰嗦的。
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    8#
    发表于 2024-12-24 13:05:09 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-23 22:007 U& ?, Y0 L, u- @# V& O
    任意反正的主要问题就是供油设计上需要多一些考虑和重量吧,感觉相比带来的好处,代价很小。 ...
    * p- D# @% G) _3 S  o! v
    进油软管口加个配重?
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    该用户从未签到

    9#
     楼主| 发表于 2024-12-24 14:21:46 | 只看该作者
    隧道 发表于 2024-12-23 23:05
    * I- ?; ~5 P9 M' m7 Z, A; w, `进油软管口加个配重?

      g/ W6 q1 f1 T: @那机动飞行的时候不猛晃荡啊
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  • TA的每日心情
    开心
    2016-2-18 04:19
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    10#
    发表于 2024-12-24 14:41:45 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-24 14:21! t& N: @% A) o3 W5 g5 s& E9 a
    那机动飞行的时候不猛晃荡啊
    7 }( o& T! h- r* b
    那就上下各一个进油口。。
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    11#
    发表于 2024-12-24 21:18:30 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-23 09:442 L4 P# G. h4 u8 R  C* \/ R0 L
    你说的对,供油要重新考虑。不过现在战斗机、教练机也能倒飞,只是一般时间不长,否则飞行员受不了。估计 ...
    0 L9 g3 k8 d) v0 r1 j5 J6 N, V
    现代设计里不还是都有专门的容量非常有限的倒飞油箱吗。当然这个的尺寸限制应该和飞行员的承受能力相辅相成。
    9 I  n% Z/ c) _7 ]- |: C3 s0 X另外还有滑油系统的倒飞设计。
    8 p0 g- d5 |) e8 t) R1 l& L0 Q6 _& K+ z3 \要克服肯定都是得加重量的。
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    该用户从未签到

    12#
     楼主| 发表于 2024-12-25 01:33:53 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-24 07:18
    # v$ w% K8 z: x# J现代设计里不还是都有专门的容量非常有限的倒飞油箱吗。当然这个的尺寸限制应该和飞行员的承受能力相辅相 ...
    # z( B4 ]; s! S9 v6 d+ V
    是的,没准把倒飞油箱大大扩大,再增加油箱之间的转移机制,就可以解决问题?
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